基于船载InSAR技术的天-地协同库岸滑坡监测技术

▲技术原理

合成孔径雷达（SAR）是一种通过合成孔径以及距离压缩技术可同时达到距离向和方位向高分辨率的成像雷达。其中，合成孔径技术利用多普勒频移和雷达相干特性使天线的方位向分辨率只与天线尺寸有关，相对于真实孔径雷达而言，可使方位向分辨率大幅提高；同时与合成孔径技术类似，在距离向上，通过雷达发射LFM波形使得距离向回波波形频率也呈线性变化，然后使用脉冲压缩技术，可提高距离向分辨率。SAR实现了远距离目标的二维高分辨率成像，从而能够获得大面积高分辨率雷达图像。GEO-MiniSAR系统正是利用SAR的高分辨率成像理论，设计研发的一种微型化、低功耗的小型SAR成像系统，能够适应多种飞行平台，对目标区域进行遥感观测成像，并应用于不同行业。针对船载SAR成像特点，本技术设计了一套集成化程度较高的船载miniSAR成像系统。

▲技术特点

（1）该技术是一种新的形变检测方法，能够方便、高效解决水库的沿岸微小形变检测问题。不同于以往利用InSAR进行形变检测的方法，该技术将常规的自上向侧下的InSAR数据采集模式改变为由下向侧上方数据采集模式，相应解决成像模式修改导致的各种问题，并且解决低速非稳平台成像问题；通过灵活的船舶航行路线设计，结合研制的形变检测数学模型，科学地解决了河流、湖泊和水库的沿岸形变高精度检测问题；避免了常规InSAR自上向下的成像模式导致的由于树木遮挡降低目标的相干性问题；采用不同的成像模式，可以直接对地表进行成像，从而可以得到真实的沿岸地表形变。

（2）该技术利用船舶作为InSAR平台，可以根据需要随时采集数据，解决了常规InSAR的数据源问题和时间分辨率问题，由于双天线同时成像也消除了时间去相干的影响。

（3）该技术能够通过设计不同的航线，有效减少InSAR数据处理过程中空间基线的影响，降低InSAR数据处理难度，提高数据处理精度和效率；而且本项目由于成像距离短，且成像环境一致，能够极大降低InSAR数据处理中大气的影响，减少形变中的大气误差。

▲技术指标

该技术基于多轨双天线InSAR形变检测数据处理关键算法，具备处理连续成像5km/次、最小重复观测时间<5天、多轨间垂直基线变化范围≤5m的形变检测能力；D-InSAR形变监测精度达到mm级。

▲应用范围及前景

适用于水利枢纽及天然边坡库岸形变监测工作。

技术成果已在夹岩水利枢纽工程得到成功应用。通过对基于船载InSAR技术的天-地协同库岸滑坡监测技术中的船载InSAR自稳平台、船载InSAR成像及干涉技术等成果的应用，显著提高了边坡形变监测的效率及准确性，解决了在极端环境下边坡监测的关键技术难题，降低了监测成本，取得了显著的社会和经济效益。

▲持有单位信息